操作電信網絡的方法與流程

本發明涉及一種操作無線電信網絡的方法，并且具體地涉及一種無線電接入網絡的無線電接入點。

背景技術：

1、在蜂窩電信中，網絡切片是一種將網絡虛擬化以便在單個物理網絡內創建多個邏輯網絡的方法。這通常用于提供可能包括不同的性能和/或穩定性特性的差異化服務模型，并且這得到了網絡切片在操作期間彼此隔離這一事實的支持。因此，一個切片上的高流量或大量用戶無法對其他網絡切片產生不利影響。

2、例如，網絡切片可以被配置為提供專門的功能，包括：專門服務于緊急服務(其至少要求高可靠性)；增強型移動寬帶(embb)；以及大規模機器類型通信(mmtc)。

3、為了促進蜂窩電信中的有效網絡切片，期望提供端到端網絡切片，其中可以從無線電接入網絡(ran)，通過傳輸網絡，一直到核心網絡提供網絡切片。

4、然而，將網絡切片實現為ran的一部分的現有解決方案可能需要專用無線電頻譜、專用基站和/或專門的ran調度器；這樣的解決方案可能需要顯著的財務成本和操作復雜性。

5、本發明的目的是至少減輕上述問題中的一些。

技術實現思路

1、根據本發明的第一方面，提供了：一種操作無線電接入點的方法，所述無線電接入點為電信網絡提供無線電接入網絡，所述無線電接入點包括多個天線元件，所述方法包括以下步驟：確定針對所述電信網絡的用戶設備ue被分配到的網絡切片的性能要求；根據所述確定的性能要求，選擇所述多個天線元件的子集的空間布置；保留所選擇的子集以僅供所述網絡切片使用；以及僅使用天線元件的子集在無線電接入點與ue之間傳送網絡通信。

2、優選地，天線元件的子集包括至少兩個天線元件，并且可以不包括無線電接入點的所有天線元件。如本文所使用的，應用于天線元件子集的術語“空間布置”優選地意味著天線元件的相對和/或絕對空間分布，其至少由天線元件之間的間隔來表征。“空間布置”可以包括幾何圖案。

3、優選地，傳送網絡通信還包括以下步驟：在所述無線電接入點處接收來自所述ue的無線信號；以及識別ue被分配到的網絡切片，從而確定天線元件的子集；以及使用子集中的每個天線元件執行無線信號的孔徑合成。

4、優選地，執行孔徑合成包括對由子集中的每個天線元件接收到的無線信號執行(可選地，非線性的)解卷積和/或傅里葉變換。優選地，執行孔徑合成還包括聯合干擾消除處理。優選地，所述孔徑合成是在不處理由不是天線元件子集的成員的天線元件接收到的任何無線信號的情況下執行的。優選地，孔徑合成由無線電接入點的無線電資源單元執行。

5、優選地，執行孔徑合成包括借助于子集中的每個天線元件來測量無線信號的幅度和相位。

6、優選地，傳送網絡通信還包括僅使用子集中的每個天線元件從無線電接入點向ue傳輸無線信號。

7、優選地，根據性能要求來選擇子集中的至少兩個天線元件之間的分隔距離。優選地，每個天線元件之間的分隔距離是根據性能要求來選擇的。優選地，分隔距離和/或由子集界定的面積隨著性能要求的增加而增加。

8、優選地，根據性能要求來選擇由子集中的天線元件的子集包圍的區域。優選地，所述面積隨著性能要求的增加而增加，并且可以通過使用最小數量的天線元件來增加。

9、優選地，分隔距離和/或由子集界定的面積隨著性能要求的降低而減小。

10、優選地，選擇空間布置還包括選擇子集以具有至少一個對稱軸。可選地，該布置關于至少一個軸對稱。

11、優選地，選擇空間布置還包括選擇以線性對準布置的天線元件子集的比率。優選地，當ue與垂直移動實體(例如，陸地或海洋移動實體)相關聯時，水平對準的天線元件的比率增加，并且可以最大化，從而有助于在實體水平移動時提高空間分辨率。優選地，當ue與垂直移動實體(例如，機載、航天和/或移動實體)相關聯時，垂直對準的天線元件的比率增加，并且可以最大化，從而有助于在實體垂直移動時提高空間分辨率。

12、優選地，該方法還包括選擇用于填充所述子集的天線元件的數量的步驟，其中，所述數量是根據性能要求來選擇的。

13、優選地，該方法還包括選擇用于填充所述子集的天線元件的數量的步驟，其中，所述數量是不取決于性能要求而選擇的。可選地，所述數量對于每個網絡切片是固定的。可選地，所述數量是根據在無線電接入點處提供的網絡切片的數量來選擇的。

14、根據本發明的另一方面，提供了一種包含計算機程序的計算機可讀載體介質，當計算機程序由計算機執行時，該計算機可讀載體介質使計算機執行如上所述的方法。

15、根據本發明的又一方面，提供了一種無線電接入點，所述無線電接入點包括：多個天線元件；處理器，所述處理器被配置為：確定對所述電信網絡的用戶設備ue被分配到的網絡切片的性能要求；以及根據所述確定的性能要求，選擇多個天線元件的子集的空間布置；控制器，所述控制器被配置為保留所選擇的子集以僅供所述網絡切片使用；以及發射機，所述發射機被配置為僅使用天線元件的子集在無線電接入點與ue之間傳送網絡通信。

16、可選地，該方法還包括以下步驟：將ue標識為被分配給網絡切片，這可以通過處理所接收的無線信號以便獲取ue的唯一標識符來執行，其中，所述唯一標識符可以是唯一訂戶標識。

17、優選地，將ue識別為被分配給網絡切片是通過取得將所識別的ue與網絡切片關聯起來的映射(可選地存儲在無線電接入點處)來執行的。

18、優選地，該方法還包括從無線電資源單元提供的信息中識別可用的天線元件的步驟，并且其中，保留天線元件的子集是根據識別可用的天線元件來執行的。

19、優選地，該方法還包括存儲將天線元件子集中的每個天線元件的唯一標識與網絡切片的唯一標識關聯起來的信息的步驟。

20、可選地，電信網絡是以下形式：廣域蜂窩電信網絡；無線局域電信網絡；衛星通信網絡；和/或hetnet。

21、優選地，多個天線元件形成mimo天線陣列的一部分。優選地，多個天線元件被配置為協作天線元件。優選地，無線電接入點是gnodeb或enodeb的形式。

22、優選地，網絡切片還被提供在電信網絡的核心處。優選地，網絡切片是端到端的網絡切片。

23、優選地，該方法還包括以下步驟：接收在無線電接入點處建立網絡切片的命令，以及響應于該命令執行保留天線元件子集的步驟。

24、優選地，確定、選擇、保留和/或傳送的步驟僅由電信網絡的完全位于ue上游的一部分執行。如本文所使用的，術語“上游”優選地意味著遠離ue并朝向網絡核心。這樣，這些步驟可以僅由無線電接入點和網絡核心執行，完全不與ue交互，使得該方法因此對ue是不可見的。

25、優選地，傳送是由無線電接入點的無線電資源單元執行的。

26、在另選方案中，ue包括多個天線元件，并且ue和無線電接入點的角色可以互換，使得由無線電接入點執行的步驟改為由ue執行，反之亦然。也就是說，該方法可以由任何傳輸和接收實體執行，其中傳輸實體包括多個天線元件。

27、本發明包括本文描述和/或示出的任何新穎方面。本發明還擴展到基本上如本文所述和/或如參考附圖所示的方法和/或裝置。本發明還被提供為用于執行本文描述的任何方法和/或用于體現本文描述的任何裝置特征的計算機程序和/或計算機程序產品，以及其上存儲有用于執行本文描述的任何方法和/或用于體現本文描述的任何裝置特征的程序的計算機可讀介質。被描述為以硬件實現的特征可以替代地以軟件實現，反之亦然。

28、任何裝置特征也可以被提供為方法的對應步驟，反之亦然。如本文所使用的，裝置加功能特征可以替代地根據其對應的結構來表達，例如作為適當編程的處理器。

29、本發明的一個方面中的任何特征可以以任何適當的組合應用于本發明的其他方面。一個方面中的任何、一些和/或所有特征可以以任何適當的組合應用于任何其他方面中的任何、一些和/或所有特征。在本發明的任何方面中描述和限定的各種特征的特定組合可以獨立地實現和/或提供和/或使用。

30、如全文所使用的，除非另有說明，否則詞語“或”可以以排他性和/或包含性含義來解釋。

31、本發明擴展到一種用于控制無線電接入點的方法，以及本文描述的和/或基本上如參考附圖所示的無線電接入點。

32、現在參考附圖，純粹通過示例的方式描述本發明，其中：

33、圖1是示例性電信網絡的示意圖；

34、圖2是用于操作電信網絡以便建立網絡切片的過程；

35、圖3a至圖3d示出了由已建立的網絡切片使用的天線元件的各種空間布置；

36、圖4示出了使用所建立的網絡切片的上行鏈路通信的過程；和

37、圖5示出了使用所建立的網絡切片的下行鏈路通信的過程。

38、具體描述

39、圖1是廣域蜂窩電信網絡形式的示例性電信網絡100的示意圖，示例性電信網絡100包括用戶設備(ue)110，ue?110被配置為通過接入由無線電接入點115(例如，宏、微、微微或毫微微小區站點)提供的無線電接入網絡(ran)來利用電信網絡100。進而，無線電接入點連接到網絡100的核心125部分。

40、在該示例中，網絡100根據例如5g技術進行操作。因此，核心網絡125包括以下功能組件(它們的功能在本領域中是易于定義的)：

41、·接入和移動性管理功能(amf)130；

42、·網絡切片選擇功能(nssf)135；

43、·認證服務器功能(ausf)140；

44、·統一數據管理(udm)145；

45、·會話管理功能(smf)150；

46、·策略控制功能(pcf)155；

47、·用戶平面功能(upf)160；

48、·數據網絡(dn)165；和

49、·網絡編排器170。

50、至少通過核心網絡125的上述功能組件，網絡100提供和管理多個網絡切片，其中，每個這樣的網絡切片都提供不同的服務。特別地，nssf?135被配置為(例如，基于ue的服務訂閱)為ue?110識別和選擇合適的網絡切片，然后使用所識別的網絡切片和分配給所述網絡切片的資源來處理與ue相關聯的網絡通信。

51、無線電接入點115包括：多天線陣列120；遠程無線電單元(rru)124；天線布置選擇功能(aasf)126；以及基帶單元(bbu)128。aasf?126與rru和bbu通信，rru與bbu也相互通信。網絡編排器170與無線電接入點115通信，具體地，至少與aasf?126通信。

52、多天線陣列120包括布置為陣列的多個天線元件122，其中每個天線元件都包括用于接收和處理網絡通信(去向和來向的無線信號)的射頻鏈(例如收發器、編碼器、解碼器、放大器、濾波器等)。在圖1所示的示例中，多天線陣列120由天線元件122的4×10陣列組成。

53、如本領域中已知的，操作多天線陣列120以利用多徑無線信號的接收中的空間差異，從而幫助改善無線信號處理。特別地，多天線陣列利用多輸入多輸出(mimo)方法，特別是多用戶mimo方法。因此，rru?124被配置為選擇性地且有區別地使用各個天線元件122進行傳輸，并將由不同天線元件122接收到的信號流解調制為單獨的信道。例如，這種解調制使用線性解相關器和/或聯合干擾消除處理來執行，如關于mimo已知的。在一個示例中，多天線陣列120是最小均方誤差(mmse)接收機的形式。

54、為了幫助在無線電接入點115處提供差異化的網絡切片，電信網絡100被配置為保留天線元件122的不同空間布置以專門供給定網絡切片使用，并且通過基于ue到特定網絡切片的分配來分離來自或去往天線元件122的業務。

55、由于傳播路徑的差異，處于多天線陣列120中的不同點處的天線元件可以傳輸或檢測不同的信號(例如，關于定時、相位和幅度)。這些差異可以由接收機組合以改善無線信號的接收，從而有助于為不同的網絡切片提供差異化服務。特別地，為此可以利用孔徑合成的過程。

56、孔徑合成(或“合成成像”)是干涉測量處理技術，其組合由各種空間分離的檢測器檢測到的信號。在這樣做時，來自檢測器的組合信號的角分辨率大于任何單個檢測器的角分辨率，并且可以實現等于孔徑的角分辨率，該孔徑是圍繞多個檢測器的包絡的尺寸。例如，使用孔徑合成，圍繞2平方米的周邊布置的四個天線元件(具有相對可忽略的尺寸)可以產生相當于2平方米的單個孔徑的角分辨率。孔徑合成的功效取決于檢測器的間隔；也就是說，隨著間隔(或基線)的增加，檢測器的組合分辨能力增加。

57、因此，在所有其他條件相同的情況下，具有最大間隔(例如，在多天線陣列120的末端處)的天線元件的空間布置將允許比集群天線元件的空間布置大的角分辨率。利用更大的角分辨率，可以改善無線電接入網絡的性能，并且可以為特定網絡切片保留這種改善。

58、圖2是在無線電接入點115處建立網絡切片的過程200，該過程可以利用天線元件的各種空間布置的不同特性。

59、在第一步驟210中，nssf?135生成建立ran網絡切片(包括重新配置現有的ran網絡切片)的指令。該指令包括：標識要建立ran網絡切片的無線電接入點115的標識信息；要在無線電接入點115處建立(或重新配置)的網絡切片的唯一標識符；指定網絡切片所需的服務質量的性能要求信息；以及標識被分配給網絡切片的ue(如ue?110)的人口信息(population?information)。該指令被記錄在與aasf?126相關聯的數據庫180中。

60、指令隨后被傳送220到網絡編排器170，網絡編排器170進而將指令傳送到在標識信息中指定的無線電接入點115；然后aasf?126接收所述指令。

61、aasf?126還從rru?124接收關于多天線陣列120的可用無線電資源的資源可用性信息。資源可用性信息至少包括關于哪些天線元件122可用(即，當前未被保留供任何網絡切片專用)的信息。

62、在下一步驟230，認識到天線元件的不同空間布置產生不同的無線電性能特性，aasf確定對于性能要求信息而言最適合的天線元件布置，該性能要求信息指定無線電接入網絡的所需性能標準，諸如信噪比、分組錯誤率和/或信號角分辨率的所需級別。

63、為了確定天線元件的布置，aasf利用用于將天線元件的布置與性能要求信息匹配的規則。特別地，所述規則規定天線元件的總外包絡針對最大所需性能被最大化，并且針對最小所需性能被最小化。

64、在一個示例中，至少根據網絡切片的類型來選擇性能要求信息，并因此選擇天線元件的布置。例如，較高性能的網絡切片(例如，超可靠、低時延連接urllc網絡切片)被指定比較低性能的網絡切片(例如，embb網絡切片)高的性能要求，因此天線元件的布置具有較大的總范圍。

65、轉到圖3，示出了由天線元件122的8×6陣列組成的多天線陣列120上的(四個)天線元件的各種空間布置，其中每個布置可以提供不同級別的性能，并且因此提供由網絡切片使用的差異化服務。

66、在圖3中，以黑色陰影122-1示出的天線元件形成將由給定網絡切片使用的天線元件的布置，而不形成其一部分的天線元件沒有陰影。

67、在圖3a中，布置300a由多天線陣列120的四個末端處的天線元件組成，從而最大化所述布置的包絡的總尺寸(即，最大化到多天線陣列120的整個范圍的總尺寸)，并且因此借助于孔徑合成允許8×6的有效孔徑。

68、相比之下，在圖3b中，布置300b由四個相鄰天線元件的群組成，從而最小化所述布置的包絡(在二維中，并且對于使用四個天線元件的布置)，這提供了2×2的有效孔徑，用于孔徑合成的目的。

69、在圖3c中，布置300c僅由垂直對準的天線元件組成，從而提供比水平角分辨率大的垂直角分辨率及1×6的有效相對孔徑。在僅在垂直平面中存在較大性能要求的情況下，如在ue與能夠相對于無線電接入點主要垂直地移動的實體(如飛機)相關聯的情況下，這樣的布置可能是特別有利的。

70、在圖3d中，布置300d僅由水平對準的天線元件組成，從而提供比垂直角分辨率大的水平角分辨率以及8×1的有效相對孔徑。在僅在水平面中存在較大性能要求的情況下，如在ue與能夠相對于無線電接入點主要水平地移動的實體(如基于陸地的車輛)相關聯的情況下，這樣的布置可能是特別有利的。

71、應當理解，用于與所需性能水平配對的各種其他空間布置是可能的(并且具有較多或較少的天線元件)。

72、因此，參考圖3的示例，在過程200的步驟230，aasf被配置為選擇以下布置：要求最大性能的布置300a；要求最低性能的布置300b(其中要使用四個天線元件)；僅在垂直平面中要求最大性能但在水平平面中要求最小性能的布置300c；以及僅在水平平面中要求最大性能但在垂直平面中要求最小性能的布置300d。

73、返回到圖2，在下一步驟240，使用資源可用性信息，aasf確定多天線陣列是否具有根據在前一步驟230確定的布置分布的可用天線元件。如果多天線陣列120具有這種可用的天線元件布置，則過程200進行到步驟250，此時aasf?126選擇根據所識別的布置分布的(可用)天線元件的子集，然后將所選擇的天線元件子集與網絡切片關聯起來，從而生成將特定天線元件與特定網絡切片關聯起來的映射信息；所述映射信息被記錄在數據庫180中。基于映射信息，aasf?126指示rru?124實現多天線陣列120的邏輯隔離，以便保留所選擇的天線元件子集以供與其映射的網絡切片相關聯的網絡通信專門使用。以這種方式，天線元件子集在邏輯上與多天線陣列120的其余部分隔離。以這種方式，孔徑合成的功效適合于網絡切片的性能要求。

74、然而，如果無線電接入點115不具有根據所識別的布置(如在步驟230處所確定的)分布的天線元件，則過程200回到步驟210，并且nssf?135改為嘗試通過指示保留具有按比例縮小的性能要求的天線元件122和/或從其他網絡切片釋放天線元件來在ran處建立網絡切片。

75、圖4和圖5各自分別示出了ue?110與無線電接入點115之間的上行鏈路和下行鏈路通信的過程，其中無線電接入點被配置為使用如使用過程200(其因此在過程400和500兩者之前)選擇的天線元件布置來提供ran網絡切片。

76、參考圖4，上行鏈路過程400包括第一步驟410，在第一步驟410，ue?110生成被發往無線電接入點115的網絡通信，并且隨后傳輸所述網絡通信作為無線信號。

77、在下一步驟420，在多個天線元件122處不加區別地接收無線信號，所述多個天線元件122包括被分配和未被分配給ue的網絡切片的天線元件。隨后，接收無線信號的每個天線元件122處理所接收的無線信號并單獨地將無線信號轉發到rru?124。

78、在下一步驟430，rru?124對從天線元件接收到的每個無線信號執行初始處理；執行所述初始處理以便識別與每個無線信號相關聯并因此與ue相關聯的指定網絡切片。在一個示例中，對指定網絡切片的識別是通過如下操作執行的：分析無線信號以便例如基于唯一訂戶標識符值來識別ue?110，并且基于人口信息將ue?110的標識映射到其指定的網絡切片(如參考過程200所描述的)。

79、在識別了指定的網絡切片之后，在下一步驟440，rru然后從aasf?126取得映射信息(如參考過程200所述)，以便識別為ue被指定到的網絡切片110保留的天線元件子集。

80、在最后的步驟450，rru對僅由所識別的子集中的天線元件接收到的無線信號執行孔徑合成處理，并且忽略來自余下的天線元件的無線信號。

81、為了執行孔徑合成，測量無線信號的幅度和相位，并且對這些測量結果執行干涉處理技術，以便從天線元件子集輸出組合的單個信號，該信號被轉換為網絡通信以繼續傳輸到bbu?128。

82、然后，bbu可用于將網絡通信從rru傳送到網絡核心125，以經由指定的網絡切片進行后續處理。

83、參考圖5，下行鏈路過程500包括第一步驟510，在第一步驟510，電信網絡生成發往ue?110的網絡通信。該網絡通信穿過網絡核心125并經由bbu?128傳送到無線電接入點115。bbu?128然后將該網絡通信轉發到aasf?126。

84、在下一步驟520，在接收到網絡通信時，aasf?126處理網絡通信，以便識別網絡通信被發往的ue?110。aasf?126還從人口信息和映射信息(如參考過程200所述)中取得所識別的ue?110與以下項之間的關聯：ue被分配到的網絡切片；以及為網絡切片保留的、具有特定布置的天線元件子集。

85、在隨后的步驟530，aasf?126向rru?124傳送分配給ue的所識別的網絡切片的所識別的天線元件子集中的每個天線元件的標識，并且aasf指示rru?124僅使用屬于所述天線元件子集的天線元件來傳輸網絡通信。

86、在最后的步驟540，rru僅使所識別的天線元件子集向ue?110傳輸網絡通信，并且不指示余下的天線元件這樣做。

87、以這種方式，當使用更遠側布置的天線元件向ue進行傳輸時，可以通過提供更多不同的傳播路徑來改善無線信號檢測，其結果(例如，“到達時間”的更大范圍)可以由ue處理以根據本領域已知的方法改善信號檢測的各方面。

88、替代和修改

89、在上文中，電信網絡100總體上被示出和描述為蜂窩廣域網。然而，在一個替代方案中，電信網絡是任何類型的電信網絡，包括其他形式的廣域網(諸如衛星網絡)、無線局域網或網絡類型的組合。

90、在替代示例中，由無線電接入點115接收到的指令還包括優先級。然后，aasf?126基于接收到的優先級指示以優先方式將天線元件分配給網絡切片；這包括將已經為較低優先級網絡切片保留的天線元件轉移給新的高優先級網絡切片。

91、盡管為了簡單起見，網絡編排器170被示為核心網絡內的單個實體，但是應當理解，網絡編排器170可以包括各種單獨的實體，例如用于電信網絡的不同域(例如用于核心網絡、傳輸網絡、ran和用于各個無線電接入點)的單獨的和分布式的編排器。核心網絡的這些單獨組件可用于通信，以便提供端到端(即，在無線電接入點與核心網絡之間)編排，包括促進端到端編排。

92、應當理解，多天線陣列120可用于被分隔成天線元件的多個子集，其中，每個子集被保留用于不同的網絡切片(或網絡切片的子集)，并且其中，每個子集中的天線元件的布置可以是不同的。

93、為網絡切片保留的天線元件子集可以包括至少兩個天線元件。至少一個天線元件可用于非保留的，使得沒有網絡切片獨占使用該天線元件。以這種方式，可以經由至少一個非保留的天線元件傳輸用于未被分配給網絡切片的ue的網絡通信。

94、在又一替代示例中，一給定天線元件可以被保留用于至少兩個網絡切片，而其他網絡切片無法使用。以這種方式，可以在網絡切片的子集之間一天線元件。

95、本文公開的以及(在適當的情況下)作為權利要求和附圖的一部分的每個特征可以獨立地或以任何適當的組合提供。